Сотрудники Калтеха провели исследование, целью которого было выяснить, насколько часто встречаются планетарные системы и сколько всего экзопланет насчитывается вМлечном пути. Для этого они использовали систему звезды Кеплер-32, планеты которой, по мнению исследователей Джона Джонсона и Джонатана Свифта, являются типичными представителями населения нашей галактики. «В нашей галактике находится как минимум 100 миллиардов планет – и это только в ней», – говорит Джонсон.
Обсуждаемая в исследовании планетарная система содержит целых пять планет. Две из них были известны до проведения исследования, а еще три были в разряде кандидатов. Поэтому для анализа системы сначала было подтверждено, что все они – также планеты, а затем был проведен глубокий анализ свойств системы, ее звезды и планет, и сравнение с другими системами, найденными орбитальным телескопом Кеплер.
Звезда Кеплер-32 относится к красным карликам, самому распространенному в нашей галактике типу звезд – около трех четвертей всех светил относятся к этому типу. Все пять планет, обращающихся вокруг этой звезды, имеют сравнимые с Землей размеры, а их орбиты очень низки. Таким образом, выбранная система представляет собой типичного представителя для выборки Кеплера – самая обычная звезда, часто проходящие планеты, но зато их небольшой размер. По этому параметру Кеплер пока набирает обороты и газовые гиганты составляют большую часть открытых им миров. Единственное, что выделяет эту системы среди остальных и почему именно она была выбрана для анализа – ее ориентация. Мы ее видим точно сбоку, и потому все пять планет очень часто проходят перед звездой при наблюдении. Это сильно упрощает изучение, так как для пяти низкоорбитальных миров прохождения случаются очень часто.
Анализируя изменения яркости звезды, можно определить некоторые параметры планеты – ее орбиту и массу, размер. А поскольку планетарная система Кеплер-32 ничем не выделяется, полученные о ней знания логично обобщить. Но главный вопрос, который волновал исследователей, заключается в типичном количестве планет. На него уже был дан ответ, и он совпадает с тем, что получили сотрудники Калтеха – одна планета на звезду, не меньше. Однако их особенно интересовали красные карлики. Поскольку это самые распространенные звезды Млечного пути, получить для них такую же оценку означает, фактически, закрыть вопрос о нижней грани оценки населенности нашей галактики планетами.
Для того, чтобы добраться до этой оценки, была определена вероятность того, что планетарная система красного карлика окажется ориентированной боком к нам. Использую полученную оценку и зная, сколько звезд Кеплер уже успел изучить и сколько планет нашел, можно понять, сколько планет он пропустил – а значит, сколько их всего. Здесь и была получена оценка в одну планету на каждую из 100 миллиардов звезд Млечного пути. Однако оценка эта на самом деле сильно занижена, так как учитывает только планеты, расположенные близко к звезде. Напомним, Кеплер работает недостаточно долго, чтобы он смог обнаружить еще одну Землю – для получения трех проходов нужно как минимум три года, при условии, что ни один не был пропущен. Добавить к низкоорбитальным планетам высокоорбитальные трудно, так как их найдено слишком мало, чтобы можно было выявить какие-то закономерности. Однако Свифт утверждает, что с их учетом число планет на звезду должно удвоиться. Никакого подтверждения, правда, тут дать нельзя.
Системы красных карликов, открываемые Кеплером, заметно отличаются от Солнечной системы. Во-первых, их звезды меньше и тусклее, чем Солнце. Кеплер-32, к примеру, в два раза легче и меньше (по радиусу) нашего светила. Радиусы планет этой звезды находятся в диапазоне 0.8-2.7 земного, но их орбиты очень низкие. Вся планетарная система Кеплер-32 умещается на расстоянии в десятую часть астрономической единицы, или в треть орбитыМеркурия. Понятно, что хоть сама звезда и холоднее Солнца, на ее планетах довольно жарко. Тем не менее, на части можно найти жизнь, если мы когда-нибудь достигнем необходимых разрешающих способностей телескопов или придумаем, как посылать космические аппараты к далеким звездам. Самая далекая планета системы Кеплер-32 лежит в зоне обитания своей звезды, тогда как в Солнечной системе в этой зоне находится только Земля и на самом краю – Марс, который когда-то поддерживал жидкую воду. Таким образом, системы красных карликов сильно отличаются от нашей, но их – большинство, так что обитаемые планеты скорее всего придется искать в странных условиях, смирившись с неординарностью нашей собственной системы.
Процесс образования планетарной системы около Кеплера-32 также отличается от механизма, имевшего место для Солнечной системы. В нашем случае планеты сразу образовались примерно на тех орбитах, где они сейчас, возможно, лишь Юпитер успел предпринять путешествие по системе. Но около Кеплера-32 планеты слишком уж сгустились. Масса протопланетного диска в той области, где сейчас находятся пять планет системы, должна была составлять около трех масс Юпитера, иначе материала бы на пятерых не хватило. Однако такая масса материи не может скопиться так близко к звезде, а значит, планеты образовались дальше и затем снизили свои орбиты. Не стоит также забывать об особенностях красных карликов. Хотя сейчас Кеплер-32 – тусклая звезда, во времена молодости она была намного ярче, так что газ и пыль практически не могли находится в такой близости от сияющей молодостью звезды. Третья и четвертая планеты системы при этом намного менее плотные, чем другие три, и состоят в основном из летучих веществ – метана, углекислого газа, воды. Такие легко испаряемые вещества во время образования планет могли существовать только очень далеко от звезды. Последний аргумент в пользу далекого образования – резонанс орбит трех планет – для двух из них орбитальные периоды превышают третий в два и три раза (3:2:1). Все это приводит к однозначному выводу о еще одном отличии системы красных карликов от нашей – постепенное снижение высоты орбит планет.
Выходит, в нашей галактике огромное количество планет, но подавляющая их часть находится в системах, сильно отличающихся от нашей.
